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Eliminando os ruídos de áudio d 60 Hz (ART436)

Os equipamentos que trabalham com sinais de áudio e que possuem grande sensibilidade estão sujeitos a captação de ruidos ou roncos de 60 Hz provenientes da rede de energia. Estes ruidos se manifestam na forma de um ronco que consiste num incômodo para quem monta um amplificador, ou qualquer aparelho que trabalhe com sinais de áudio. Os roncos também aparecem nas instalações de um  sistema de som, quando diversos aparelhos como amplificadores, toca-fitas e equalizadores são interligados. O origem desses roncos desagradáveis e como eliminá-los é o assunto tratado neste artigo.

A rede de energia funciona como uma antena que irradia um sinal numa frequência muito baixa: 60 Hz. De fato, 60 Hz é a frequência da corrente alternada da rede de energia cuja finalidade é alimentar os nossos aparelhos elétricos e eletrônicos.

A irradiação do sinal não é algo desejado, mas ocorre e com ela alguns problemas que afetam o funcionamento de muitos aparelhos eletrônicos, principalmente os de som.

O que ocorre é que, se o sinal de 60 Hz "irradiado" pela rede de energia for captado pelos circuitos amplificadores dos equipamentos de som, eles passam a ser reproduzidos em fones e alto-falantes.

Como 60 Hz é uma frequência de áudio, ou seja, corresponde a um som que podemos ouvir, o resultado é a reprodução de um som constante, semelhante a um ronco ou zumbido bastante grave.

Se o leitor quer ter uma idéia melhor deste som, basta colocar o dedo num jaque conectado na entrada auxiliar de um amplificador, conforme mostra a figura 1.

 

Usando o corpo como antena para o ruído de energia.
Usando o corpo como antena para o ruído de energia.

 

Seu corpo funcionará como uma antena e captará os sinais irradiados pela rede de energia que então serão amplificados pelos circuitos do aparelho de som.

Evidentemente, não se trata de algo interessante ter um ronco no alto-falante do sistema de som, quando não há música sendo reproduzida ou outro sinal.

Se este ronco está presente, ele pode estar "entrando" no seu equipamento de som de forma indevida.

 

POR ONDE O RONCO ENTRA

As caixas dos equipamentos de som são metálicas e devidamente aterradas funcionando como blindagens eficientes. Os próprios cabos por onde passam os sinais são blindados e devem ter sua malhas aterradas para evitar a captação de zumbidos.

Os sinais induzidos pela rede de energia ficam na malha dos fios ou na caixa do aparelho que os desvia para a terra, conforme mostra a figura 2.

 

A malha serve de blindagem evitando que os roncos e ruídos sejam misturados aos sinais.
A malha serve de blindagem evitando que os roncos e ruídos sejam misturados aos sinais.

 

No entanto, por melhor que seja a blindagem de um cabo, ou que seja a caixa que aloja um aparelho, os roncos podem encontrar "brechas" e penetrar nos circuitos amplificadores aparecendo então de forma ingrata nos alto-falantes.

 

Por onde podem entrar esses roncos?

a) Um primeiro ponto importante a ser observado é a própria conexão dos cabos. A blindagem atua onde pode alcançar, mas nos pontos de emendas ou de colocação de um jaque ou um plugue a blindagem deve ser removida, descobrindo um pedaço do cabo, conforme mostra a figura 3.

 

O pequeno pedaço de fio descoberto capta roncos.
O pequeno pedaço de fio descoberto capta roncos.

 

Pode parecer pouco que um ou dois centímetros de um cabo descascado tenha algum efeito, mas esse pequeno comprimento pode perfeitamente captar alguns microvolts de ronco e transferi-lo ao equipamento de som.

Os cabos que operam com sinais muito fraco, como por exemplo os que transferem o sinal de uma cápsula magnética de um toca-discos são bastante sensíveis a este problema.

O primeiro passo na eliminação deste problema é identificar sua origem:

* Coloque o amplificador na condição em que o ronco se manifesta.

* Desligue o cabo de conexão do toca-discos ou aparelho ligado ao amplificador da rede de energia, mantendo-o sem alimentação.

* Desligue o cabo de conexão do toca-discos ou de alta impedância ligada ao amplificador.

* Se, ao desligar o cabo o ronco desaparecer, estará caracterizada a origem do problema.

* Se o ronco não desaparecer, ele pode ter outras origens, conforme veremos. Pode estar sendo gerado no circuito do amplificador ou captado pela própria caixa em vista de não estar devidamente aterrada.

 

Se o ronco foi provocado pelo cabo, verifique então:

* Se sua blindagem está fazendo bom contacto com os plugues e o circuito nas duas extremidades.

* Se o jaque do amplificador está devidamente ligado à terra.

* Se existem emendas no fio, verifique estas emendas, reduzindo o tamanho exposto do cabo interno, conforme mostra a figura 4.

 

 

Emendas também podem captar roncos.
Emendas também podem captar roncos.

 

b) Aterramento Comum

Quando dois ou mais aparelhos são interligados, para que suas caixas ou chassi atuem como blindagem de maneira eficiente evitando o aparecimento de roncos, eles devem estar sob mesmo potencial.

Pode ocorrer que, por diferenças de características ou pelos próprios circuitos externos, dois aparelhos conectados à mesma rede de energia, quando em funcionamento apresentem uma diferença de potencial de alguns microvolts ou milivolts, conforme mostra a figura 5.

 

Diferenças de aterramento podem facilitar a captação de roncos.
Diferenças de aterramento podem facilitar a captação de roncos.

 

Essa diferença consiste num sinal que aparece nos circuitos de entrada do amplificador quando os aparelhos são interligados.

 

É fácil o leitor verificar se o problema tem esta origem:

* Ligando os dois aparelhos sem sinal, e abrindo o volume do amplificador o ronco aparece.

* Encostando a caixa de um aparelho no outro ou ainda interligando-a por um momento por meio de um pedaço de fio, o ronco desaparece, conforme mostra a figura 6.

 

Interligando os
Interligando os "Terras" de dois aparelhos

 

* Se o ronco não desaparecer, sua origem pode ser outra. Continue lendo este artigo.

 

Para eliminar o ronco que tenha esta origem, basta usar os terminais de terra comum que todos os equipamentos de som possuem em sua parte traseira.

* Interligue os terminais de terra de todos os aparelhos que formam o sistema, se usarem caixas separadas, conforme mostra a figura 7.

 

Interligando os Terras de um sistema.
Interligando os Terras de um sistema.

 

O fio usado nesta interligação deve ser grosso e o mais curto possível.

 

c) Terras fora de fase

Dois aparelhos conectados à mesma rede de energia, um funcionando como fonte de sinal (tape-deck, pré-amplificador, equalizador, etc) e outro como amplificador final de potência, podem apresentar pequenas diferenças depotencial entre seus chassis ou caixas, da mesma forma que no caso anterior, mas por estarem com as fases diferentes de alimentação.

O que ocorre é que seus transformadores de força podem estar com as fases diferentes em relação à tensão de entrada o que afeta levemente a tensão do secundário em relação a fase, conforme mostra a figura 8.

 

Transformadores fora de fase produzem roncos
Transformadores fora de fase produzem roncos

 

Assim, entre os chassis ou caixas surge uma pequena tensão alternada na frequência de 60 Hz, resultante da defasagem da alimentação dos transformadores.

 

Uma maneira simples de se verificar se o problema é este é a seguinte:

* Ligue os aparelhos de modo que o ronco seja produzido.

* Inverta a tomada de força de um dos aparelhos, girando-a de 180 graus, conforme mostra a figura 9.

 

Este simples procedimento pode ajudar na redução ou eliminação de roncos.
Este simples procedimento pode ajudar na redução ou eliminação de roncos.

 

* Se o ronco desaparecer por completo, estará caracterizado o problema. Uma interligação adicional com fios grossos entre os chassi pode resolver de forma definitiva o problema.

 

d) Roncos internos

Existem também os roncos que são gerados por deficiências dos próprios circuitos ou ainda de casamento de características de aparelhos.

Um primeiro caso ocorre quando pequenos aparelhos portáteis que funcionam com pilhas passam a ser alimentados com eliminadores de pilhas.

Esses eliminadores, conforme mostra a figura 10, possuem circuitos muito simples, por questão de economia, com uma retificação que nem sempre é de onda completa e com capacitores de filtro insuficientes para a eliminação de todo "ripple" da fonte.

 

Circuito eliminador de pilhas simples.
Circuito eliminador de pilhas simples.

 

O "ripple" ou ondulação de uma fonte nada mais é do que a oscilação de tensão da ordem de milivolts que se mantém na saída de corrente contínua e que justamente tem uma frequência de 60Hz ou 120Hz (para as fontes de onda completa).

O resultado é que o circuito passa a ser alimentado por uma tensão que não é tão contínua ou pura como poderia ser esperado, mas com uma componente de baixa frequência que modula os circuitos.

O resultado é o aparecimento de roncos nestes aparelhos. Se seu CD ou walkman não ronca quando você o alimenta por pilhas, mesmo ligando a um equipamento de som maior, mas ronca ou quando usa o eliminador ou quando, com o eliminador, excita um aparelho maior, então o problema está no eliminador.

 

Roncos num CD provocados por filtragem insuficiente.
Roncos num CD provocados por filtragem insuficiente.

 

Se o leitor tem habilidade, pode abrir seu eliminador e tentar usar um capacitor de filtro maior. Alguns usam 470 µF ou 1 000 µF. Tente aumentar para 2 200 µF.

Para detectar este problema o procedimento é então o seguinte:

* verifique se o aparelho ronca somente com o eliminador.

* Se isso ocorrer o problema pode estar na filtragem do eliminador.

Muitos amplificadores de montagem caseira também manifestam roncos, quer seja pelo mau dimensionamento da fonte quer seja por uma ligação indevida de seus cabos ou irradiação de componentes.

A conexão da fonte à placa ou entre as placas de um amplificador, assim como as linhas de alimentação devem ser curtas e grossas. Se possível, a entrada de alimentação deve ser desacoplada por meio de um capacitor, conforme mostra a figura 12.

 

Fios curtos e grossos nas fontes ajudam a evitar roncos.
Fios curtos e grossos nas fontes ajudam a evitar roncos.

 

Uma trilha curta, um fio fino e longo funcionam como antenas e podem captar roncos que vão modular os circuitos alimentados ou mesmo passar para as entradas de sinal, gerando os roncos.

Uma blindagem de fios de alimentação não deve ser descartada nos circuitos muito sensíveis, como por exemplo os que possuam pré-amplificadores que operem com sinais de alguns microvolts na entrada.

Uma outra fonte de ronco é o próprio transformador de alimentação que irradia com grande intensidade sinais na frequência da rede de energia.

De fato, o campo magnético em torno de um transformador de alimentação é suficientemente forte para poder gerar tensões nos circuitos de entrada, conforme mostra a figura 13.

 

O campo magnético do transformador pode induzir roncos numa placa.
O campo magnético do transformador pode induzir roncos numa placa.

 

Um mau posicionamento do transformador dentro do equipamento pode causar sérios problemas de ronco.

Como descobrir se essa é a origem e o que fazer em caso positivo é o que veremos:

* Se colocando uma chapa de alumínio provisoriamente entre o transformador e a placa do amplificador o ronco diminui, a origem pode estar no campo magnético.

* Se aterrando por um momento o transformador, usando um fio o ronco diminui o problema está neste componente. Este caso ocorre principalmente nos transformadores montados em placas cuja blindagem não esteja aterrada.

As soluções são simples neste caso:

* Mudar de posição o transformador dentro da caixa, caso o amplificador seja um projeto caseiro. Na verdade, é bom experimentar antes de fazer a fixação deste componente.

* Aterrar a carcaça do transformador, se ele estiver montado em placa de circuito impresso, ligando-a ao terra do circuito ou ao chassi, conforme mostra a figura 14.

 

Aterrando um transformador montado em placa.
Aterrando um transformador montado em placa.

 

* Tentar afastar ou blindar os circuitos sensíveis de entrada do aparelho usando, por exemplo, compartimentos de alumínio ou cobre. Os transmissores, que são muito sensíveis a este problema devem ter suas fontes montadas em compartimentos para que sejam evitados roncos, e a própria interferência de uma etapa em outra.

 

CONCLUSÃO

O que vimos são apenas algumas das origens para os roncos que aparecem em equipamentos de som. Evidentemente, problemas de funcionamento dos próprios circuitos não foram considerados.

Uma deficiência num capacitor de desacoplamento de fonte, um diodo com problemas numa fonte, um transformador que tenha fugas são apenas alguns exemplos de falhas que podem gerar roncos.

Além disso, existem aqueles que não têm origem na própria rede de energia e que não cabem ser analisados neste artigo.

Se o leitor conseguir eliminar, ou pelos menos reduzir os roncos desagradáveis de seus aparelhos de som com as dicas dadas neste artigo estaremos satisfeitos.

 

A "SUJEIRA" DA REDE DE ENERGIA

Ao contrário do que muitos podem pensar, a energia que chega até nossas casas pelos fios da rede de energia não é tão "limpa" como pode parecer à primeira vista.

Junto com os 60 Hz da "ondulação suave" da tensão da rede chegam picos de tensão denominados transientes, trens de pulsos e variações de maior duração, denominados surtos e até sinais de rádio gerados por aparelhos os mais diversos.

Os ruídos de maior frequência que chegam pela rede podem afetar o funcionamento de diversos tipos de aparelhos, principalmente os que operam recebendo sinais de rádio como receptores AM, receptores FM, televisores, video-cassetes, etc.

De fato, detectados pelos circuitos desses aparelhos, os ruídos que vem pela rede aparecem sobrepostos ao som e a imagem de diversas formas.

Quando um motor elétrico é ligado na mesma rede que alimenta um televisor, por exemplo, a comutação rápida de suas escovas pode gerar um ruído elétrico que o circuito interpreta com sinal de imagem e produz pequenos traços brancos e pretos que aparecem na tela.

Esse ruído manifesta-se na forma de um "chuvisco" em televisores, conforme mostra a figura 15.

 

Ruído gerado por motores elétricos.
Ruído gerado por motores elétricos.

 

Nos rádios, esse ruído aparece na forma de barulho, um barulho que se assemelha muito ao próprio barulho do motor que o produz.

Pela rede chegam também sinais gerados por computadores, video-games, video-cassetes e outros aparelhos e captados por um televisor podem provocar ondulações da imagem e muitos outros problemas.

Sobre os ruídos que vêm pela rede e até pelo próprio espaço, teremos um artigo oportunamente, ensinando o leitor como eliminá-los.

 

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